KR100929939B1 - 폴리에틸렌 복층벽 하수관의 제조방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리에틸렌 복층벽 하수관의 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강성을 향상시키기 위하여 프로파일의 내부에 성형하는 열십자형 보강대를 성형하여 냉각시시킨 후 공급하는 것으로 열십자형 보강대가 변형되지 않고 정확하게 중앙에 성형될 수 있도록 하며, 상기 열십자형 보강대의 열결 접합부가 프로파일의 내부에 박힌 상태로 성형되도록 하는 폴리에틸렌 복층벽 하수관의 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 폴리에틸렌을 압출기로부터 공급하여 사각형의 프로파일로 공급하며 냉각시킨 후 나선형으로 와인다(90)에 감을 때 압출기에서 공급하는 폴리에틸렌을 상기 프로파일 사이에 공급하여 연결되도록하고 상기 프로파일이 공급되는 과정에서 냉각장치로 냉각시켜 소정의 길이로 절단하여 성형하는 폴리에틸렌 복층벽 하수관의 제조장치에 있어서,

압출기(40)에서 열십자 보강대 성형장치(41)에 용융 폴리에틸렌을 공급하여 열십자 보강대(14)를 형성한 후 냉각시키는 냉각장치(42)와;

상기 열십자 보강대(14)를 열십자 보강대 공급장치(55)로 공급하며 사각형의 형상을 갖도록 1차 압출기(50)에서 제2 폴리에틸렌 투입구(21)를 통하여 상기 열십자 보강대(14)의 연결 접착부(15)와 연결 홈부(25)가 일체형으로 압출되는 프로파일(24)을 성형하는 제2 압출부(20)와 ;

상기 프로파일(24)을 1차 냉각장치(70)에서 냉각하고 와인다(90)에 나선형으로 공급하면서 2차 압출기(80)에서 폴리에틸렌을 공급하여 디귿형 연결부재(26)로 하수관(30)을 형성함을 특징으로 하는 것이다.

폴리에틸렌, 복층벽 하수관

Description

폴리에틸렌 복층벽 하수관의 제조방법 및 그 장치{Polyethylene manufacturing method and the device duplexwall drainpipe}

본 발명은 폴리에틸렌 복층벽 하수관의 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강성을 향상시키기 위하여 프로파일의 내부에 성형하는 열십자형 보강대를 성형하여 냉각시시킨 후 공급하는 것으로 열십자형 보강대가 변형되지 않고 정확하게 중앙에 성형될 수 있도록 하며, 상기 열십자형 보강대의 열결 접합부가 프로파일의 내부에 박힌 상태로 성형되도록 하는 폴리에틸렌 복층벽 하수관의 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 폴리에틸렌관은 압출에 의하여 성형되는 수도관이 있으며, 오수나 하수를 이동시키는 합성폴리에틸렌관은 우수관 또는 하수관으로 불린다.

상기 하수관은 압출하는 경우 폴리에틸렌의 재질 특성상 강도가 요구치에 이르지 못하게 되므로 내부에 사각형의 중공부가 형성되는 사각형의 프로파일을 압출하면서 냉각시킨 후 와인더장치에 나선형으로 공급하여 프로파일이 나선형으로 감길 때 프로파일의 사이에 I자 형태로 폴리에틸렌을 공급하여 프로파일이 연속해서 연결되며 폴리에틸렌관을 성형하도록 한다.

그러나 이러한 사각형 프로파일로 이루어진 폴리에틸렌관은 강도가 향상되지 못하므로 강도를 향상시킬 수 있는 구조가 요구되었다.

이러한 요구에 부응하기 위하여 실용신안등록 제231570호(2001. 5. 11. 등록)와 같이 사각형의 프로파일 내부에 열십자형태의 보강대가 일체형으로 성형되어 폴리에틸렌관을 이루도록 하여 종래의 사각형 프로파일을 사용하는 경우보다 20％정도의 원료가 더 소모되지만 강도는 1.4배정도 향상시키는 폴리에틸렌관이 제공되었다.

그러나 사각형의 프로파일 내부에 중공부(3)를 갖는 열십자형태의 보강대(2)를 도 1A에 도시한 바와 같이, 일체형으로 사출하면서 보강대가 무너지지 않도록 냉각을 하지만 가로방향과 세로방향으로 얇게 세워지면서 사출될 때 아무리 빨리 냉각되는 경우에도 열십자 형태로 세워지면서 성형되지 않고 하측으로 늘어져 울퉁불퉁하게 되거나, 세로 방향에서도 어느 한 방향으로 이동된 상태로 성형되면서 도 1B에 도시한 바와 같이, 변형부(4)가 형성되므로 성형된 후에는 실제 압력을 받을 때 보강대로써의 역할을 제대로 수행하지 못하게 되므로 강도를 향상시키는 것에 한계가 있었다.

결국, 보강대가 열십자 형태로 곧게 성형되지 못하므로 강도를 1.5배 이상 향상시키지 못하는 원인이 되며, 여러 가지의 실험을 통하여 보강대를 열십자 형태로 세울 수 있도록 하였으나 아직도 이러한 문제를 해결하지 못하여 그대로 생산되고 있는 실정이다.

이러한 상기의 결점을 해소하기 위하여 대한민국 특허 제430831호(2004. 4. 28. 등록)가 제안되었으며, 내부에 열십자형태의 보강대를 갖는 사각 프로파일을 PP폴리에틸렌을 이용하여 성형한 후 사각 프로파일을 PE폴리에틸렌으로 전체면에서 감싼 후 내경에는 일자형으로 폴리에틸렌을 공급하고 외경에서 T자 형태로 폴리에틸렌을 공급하여 관을 성형하는 것이었다.

그러나 내부에 열십자형태의 보강대를 갖는 사각 프로파일을 PP폴리에틸렌으로 성형한 후 외부를 PE폴리에틸렌으로 감싸도록 하고 있으나, PP폴리에틸렌과 PE폴리에틸렌은 서로 접착되지 않는 성질에 의하여 접촉부분이 벌어지는 원인이 되고 있으며, PP폴리에틸렌으로 성형한 후 외부를 감싸는 제조과정의 추가와 내경과 연결부 및 외경을 분리하여 공급하는 제조과정의 추가에 비하여 강도가 크게 향상되지 못하고 있는 실정에 있다.

또한, PE폴리에틸렌만으로 이루어진 합성폴리에틸렌관을 성형하는 경우에는 노후되었을 때 재활용 할 수 있으나, PP폴리에틸렌과 혼합되어 있는 경우에는 폴리에틸렌관을 재활용 할 수 없으므로 오히려 환경을 오염시키는 주범이 되는 결점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 내부에 공간이 형성되고 사방향으로 연결 접합부가 돌출되는 열십자 보강대를 압출하여 냉각시켜 열십자 보강대가 정확하게 "+"형을 유지할 수 있도록 성형하여 공급함을 목적으로 한다.

본 발명은 열십자형 보강대가 "+"형을 유지하며 연속해서 이동하는 과정에서 열십자 보강대의 사방향으로 프로파일을 성형할 때 상기 열십자 보강대의 사방향으로 연결 접합부가 프로파일에 파고 들어가 일체형이 되도록 성형함으로써 열십자 보강대가 무너지지 않고 정확한 성형상태를 유지할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

본 발명은 열십자 보강대가 일체형으로 연결된 프로파일의 외부 전체면을 더 감싸도록 성형함으로써 강도를 향상시킬 수 있도록 함을 목적으로 한다.

본 발명은 연결부재를 디귿형으로 압출 성형하여 프로파일을 "ㄷ"형으로 감싸면서 연결되도록 함으로써 하중을 증가시키지 않으면서 강성을 향상시킬 수 있도록 함을 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 폴리에틸렌을 압출기로부터 공급하여 사각형의 프로파일로 공급하며 냉각시킨 후 나선형으로 와인다에 감을 때 압출기에서 공급하는 폴리에틸렌을 상기 프로파일 사이에 공급하여 연결되도록하고 상기 프로파일이 공급되는 과정에서 냉각장치로 냉각시켜 소정의 길이로 절단하여 성형하는 폴리에틸렌 복층벽 하수관의 제조장치에 있어서,

압출기에서 열십자 보강대 성형장치에 용융 폴리에틸렌을 공급하여 열십자 보강대를 형성한 후 냉각시키는 냉각장치와;

상기 열십자 보강대를 열십자 보강대 공급장치로 공급하며 사각형의 형상을 갖도록 1차 압출기에서 제2 폴리에틸렌 투입구를 통하여 상기 열십자 보강대의 연결 접착부와 연결 홈부가 일체형으로 압출되는 프로파일을 성형하는 제2 압출부와;

상기 프로파일을 1차 냉각장치에서 냉각하고 와인다에 나선형으로 공급하면서 2차 압출기에서 폴리에틸렌을 공급하여 디귿형 연결부재로 하수관을 형성함을 특징으로 하는 것이다.

이러한 본 발명은 내부에 공간이 형성되고 사방향으로 연결 접합부가 돌출되는 열십자 보강대를 압출하여 "+"형으로 성형한 후 냉각시켜 열십자 보강대가 정확하게 "+"형을 유지할 수 있도록 성형하여 제공할 수 있는 것이다.

본 발명은 내부에 공간이 형성되고 사방향으로 연결 접합부가 돌출되는 열십자 보강대를 공급하여 연속해서 이동하는 과정에서 열십자 보강대의 사방향으로 프로파일을 성형할 때 상기 열십자 보강대의 사방향으로 연결 접합부가 프로파일에 파고 들어가 일체형이 되도록 성형함으로써 열십자 보강대가 정확한 위치에서 성형 상태를 유지할 수 있도록 하여 강도가 크게 향상되도록 하는 것이다.

본 발명은 열십자 보강대가 일체형으로 연결된 프로파일의 외부 전체면을 더 감싸도록 성형함으로써 강도를 향상시킬 수 있는 폴리에틸렌 복층벽 하수관을 제공하는 것이다.

본 발명은 연결부재를 디귿형으로 압출 성형하여 프로파일을 "ㄷ"형으로 감싸면서 연결되도록 함으로써 완성된 프로파일의 전체면을 감싸도록 하는 효과에 의해 하중을 증가시키지 않으면서 강성을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부시킨 도면에 따라서 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 폴리에틸렌 복층벽 하수관의 제조장치는 도 2a에 도시한 바와 같이 압출기(40)를 열십자 보강대 성형장치(41)에 연결하고, 상기 열십자 보강대 성형장치(41)에서 "+"형으로 열십자 보강대(14)를 성형하고 냉각시키는 냉각장치(42)로 이루어진 것이다.

또한, 도 2b에 도시한 바와 같이 열십자 보강대(14)를 공급하는 열십자 보강대 공급장치(55)를 설치하고 1차 압출기(50)에서 용융 폴리에틸렌을 공급하여 사각형 프로파일(24)을 프로파일 성형장치(60)에서 압출하며 상기 사각형 프로파일(24)을 냉각하는 1차 냉각장치(70) 및 디귿형 연결부재(26)를 압출하는 2차 압출기(80)에서 폴리에틸렌을 공급받는 와인다(90) 및 하수관(30)을 냉각하는 2차 냉각장치(100)와 절단기(110)로 이루어진 것이다.

상기 압출기(40)는 열십자형 보강대 성형장치(41)에 용융된 폴리에틸렌을 공급하여 열십자 보강대(14)를 압출 성형하고 냉각장치(42)에서 냉각이 이루어져 도 3에 도시한 바와 같이 "+"자형태의 열십자 보강대(14)가 성형되도록 하고, 사방향으로 돌출되며 사방향의 선단에 연결 접합부(15)가 형성되는 것이다.

상기 열십자 보강대(14)는 냉각된 후 연속해서 열십자 보강대 공급장치(55)에서 공급될 때 1차 압출기(50)로부터 제2 압출부(20)에 용융된 폴리에틸렌을 공급하여 제2폴리에틸렌 투입구(21)에서 폴리에틸렌이 투입되도록 한다.

상기 제2폴리에틸렌 투입구(21)로 투입되는 폴리에틸렌은 제2 공급공간(22)에서 공급되다가 제2폴리에틸렌 배출구(23)에서 배출되어 도 5a에 도시한 바와 같이 열십자 보강대(14)의 외측으로 프로파일(24)을 성형하는 것이다.

상기 프로파일(24)은 도 5b에 도시한 바와 같이, 열십자 보강대(14)의 연결 접합부(15)가 위치하는 연결 홈부(25)를 형성하면서 일체형으로 성형되는 것이다.

이와 같이 프로파일(24)이 성형된 후에는 1차 냉각장치(70)를 통과하면서 다양한 냉각방법으로 냉각되어 계속해서 공급이 이루어지는 것이다.

상기 1차 냉각장치(70)에서 냉각된 프로파일(24)은 와인다(90)에 나선형으로 공급되고, 상기 와인다(90)에는 2차 압출기(80)에서 용융 폴리에틸렌이 공급되어 도 6a에 도시한 바와 같이, 상기 프로파일(24)의 외측면 전체 중 측면 한 면만을 제외하고 "ㄷ"형으로 감싸도록 디귿형 연결부재(26)를 공급하여 2차 냉각장치(100)에서 냉각시킨 후 절단기(110)에서 소정의 길이가 되도록 절단기(110)에서 절단하여 하수관(30)을 성형하는 것이다.

또한, 프로파일(24)을 와인다(90)에 공급하고, 상기 프로파일(24)이 만나는 부분에 도 6b에 도시한 바와 같이 연결부재(26a)를 공급하여 일체형으로 연결이 가능하도록 하여 2차 냉각장치(100)에서 냉각시킨 후 소정의 길이가 되도록 절단기(110)에서 절단하여 하수관(30a)을 성형하는 것이다.

그리고 본 발명은 도 8에 도시한 바와 같이, 프로파일(24)을 공급하면서 추가 압출기(120)로부터 프로파일(24)의 외부 전체면을 감싸도록 외경 코팅부재(27)를 공급하여 성형할 수 있도록 하는것이다.

상기 열십자 보강대(14)와 프로파일(24), 디귿형 연결부재(26) 및 외경 코팅부재(27)는 하수관(30)의 종류를 구별하기 위하여 서로 다른 색채를 사용하여 성형할 수 있는 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 압출기(40)에서 용융된 폴리에틸렌이 열십자 보강대 성형장치(41)에 공급되어 열십자 보강대(14)를 압출하고 냉각장치(42)를 통과하면서 냉각되는 것이다.

상기 열십자 보강대(14)는 열십자(+) 형태로 압출되는 것이며, 외측면의 사방향으로 노출된 상태를 유지하므로 압출된 후 열십자 보강대(14)의 압출 형태가 무너지지 않도록 소정의 간격과 형상을 그대로 공급되는 것이다.

상기 열십자 보강대(14)가 성형되어 냉각된 후 연속해서 열십자 보강대 공급장치(55)를 통하여 공급할 때 1차 압출기(50)에서 용융시킨 폴리에틸렌이 제2 압출부(20)의 제2폴리에틸렌 투입구(21)를 통하여 공급된 후 제2 공급공간(22)을 통하여 제2폴리에틸렌 배출구(23)에서 배출되어 프로파일(24)을 성형하는 것이다.

상기 제2폴리에틸렌 배출구(23)를 통하여 프로파일(24)이 성형될 때 열십자 보강대(14)의 사방향에 형성한 연결 접합부(15)가 프로파일(24)의 내경에서 연결 홈부(25)를 형성하게 되므로 상기 연결 접합부(15)와 연결 홈부(25)가 결합되면서 열십자 보강대(14)와 프로파일(24)이 일체형으로 성형되어 압출되는 것이다.

이와 같이 성형된 열십자 보강대(14)는 압출되어 냉각장치(42)에서 소정의 형상을 유지하도록 성형한 후 프로파일(24)과 일체형으로 성형하므로 열십자 보강대(14)의 압출 형상이 변형되지 않고 그대로 유지되어 연속해서 공급된 후 프로파일(24)과 함께 압출되는 것이다.

상기 프로파일(24)은 1차 압출기(50)에서 공급되는 프로파일 성형장치(60)에서 성형되고 1차 냉각장치(70)에서 냉각된 후 와인다(90)에 나선형으로 공급되는 것이다.

상기 와인다(90)에 프로파일(24)이 공급될 때 2차 압출기(80)에서 용융 폴리에틸렌이 공급되어 프로파일(24)의 한쪽면을 제외하고 나머지 3면에 "ㄷ"형으로 연결부재(26)를 공급하고, 상기 연결부재(26)에 의해 프로파일(24)이 연속해서 연결이 되어 2차 냉각장치(100)에서 냉각된 후 절단기(110)에서 자동 또는 수동으로 소정의 길이를 갖도록 절단하여 하수관(30)을 성형하는 것이다.

상기 하수관(30)은 프로파일(24)을 성형한 후 강도를 보강할 목적으로 프로파일(24)의 전체면에 추가 압출기(120)에서 용융 폴리에틸렌을 공급하여 코팅하는 외경 코팅부재(27)를 공급하여 성형하는 것이 가능하다.

이러한 본 발명은 본 출원인의 특허번호 제0740653호를 이용하여 성형하는 방법을 제시하면, 상기 열십자 보강대(14)와 공간(16)이 형성된 프로파일(24)을 압출하여 냉각시킨 후 와인다(90)에 나선형으로 공급하고 연결부재(26)를 공급하여 성형하는 하수관(30)은 더욱 구체적으로, 재활용 폴리에틸렌 수지 100 중량부에 탄산칼슘(CaCO₃)10∼45중량부, 상용화제 3∼15 중량부, 분산제 1∼3 중량부, 안정제 1∼3 중량부를 혼합하여 얻어진 복합수지로 열십자 보강대(14)와 프로파일(24)을 성형하는 것이 바람직하다.

상기 프로파일(24)을 연결하는 디귿형 연결부재(26)는 고밀도 폴리에틸렌을 코팅하여 이루어짐을 특징으로 하는 것이다.

상기 열십자 보강대(14)와 공간(16)이 형성된 프로파일(24)을 압출하여 냉각시킨 후 와인다(90)에 나선형으로 공급하고 연결부재(26)를 공급하여 성형하는 하수관(30)의 제조방법은 더욱 구체적으로, 재활용 폴리에틸렌 수지 100 중량부에 탄산칼슘(CaCO₃)10∼45중량부, 상용화제 3∼15 중량부, 분산제 1∼3 중량부, 안정제 1∼3 중량부를 혼합하여 온도 범위 140∼230℃ 스크류 회전속도는 100∼200RPM으로 조절하여 복합수지를 제조하여 압출기(40)에서 열십자 보강대(14)를 성형하고 1차 압출기(50)에서 프로파일(24)을 성형하고, 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부당 0.2∼7 중량부의 폴리에틸렌, 0.001∼6 중량부의 무수말레인산, 0.01∼0.5 중량부의 내산제, 0.01∼0.5 중량부의 산화방지제로 고밀도 폴리에틸렌을 제조하며, 상기 고밀도 폴리에틸렌을 2차 압출기(80)에서 공급하여 프로파일(24)의 외경 전체면을 폴리에틸렌 코팅하여 디귿형 연결부재(26)로 연결되어 제조함을 특징으로 하는 것이다.

상기 고밀도 폴리에틸렌은 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부당 0.2∼7 중량부의 폴리에틸렌, 0.001∼6 중량부의 무수말레인산, 0.01∼0.5 중량부의 내산제, 0.01∼0.5 중량부의 산화방지제로 이루어진 것이다.

본 발명은 2대의 압출기로부터 공급되는 폴리에틸렌에 의해 열십자 보강대를 형성하여 냉각시키는 과정에서 정확한 열십자 보강대를 형성하고, 열십자 보강대의 연결 접합부가 일체형으로 형성되도록 프로파일을 형성하여 냉각시키는 방법으로 나선형의 공급에 의해 압출기로부터 연결부재가 디귿형으로 공급되도록 함으로써 결국에는 프로파일의 전체면을 감싸도록 하는 형태를 제공하여 열십자 보강대를 안정되고 견고하게 세워서 성형할 수 있으므로 강도를 크게 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

도 1a 는 종래 프로파일의 압출상태 나타낸 단면도

도 1b 는 종래 프로파일의 압출 후에 대한 변형 상태를 나타낸 단면도

도 2a 는 본 발명의 열십자 보강대에 대한 성형상태를 나타낸 블럭도

도 2b 은 본 발명의 프로파일을 이용한 하수관의 성형상태를 나타낸 블럭도

도 3 은 본 발명의 열십자 보강대와 프로파일 성형장치에 대한 단면도

도 4a 는 본 발명의 열십자 보강대 공급장치에 대한 단면도

도 4b 는 본 발명의 열십자 보강대에 대한 확대 단면도

도 5a 는 본 발명의 프로파일을 성형하는 요부확대 단면도

도 5b 는 본 발명의 프로파일을 성형한 상태의 단면도

도 6a 는 본 발명의 하수관에 대한 단면도

도 6b 는 본 발명의 하수관에 대한 다른 실시예의 단면도

도 7 은 본 발명의 외경 코팅부재를 성형하는 상태를 나타낸 단면도

도 8 은 본 발명의 외경 코팅부재에를 성형하는 상태를 나타낸 블럭도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

14 : 열십자 보강대 15 : 연결 접합부

16 : 공간 20 : 제2 압출부

21 : 제2 폴리에틸렌 투입구 22 : 제2 공급공간

23 : 제2 폴리에틸렌 배출구 24 : 프로파일

25 : 연결 홈부 26 : 디귿형 연결부재

27 : 외경 코팅부재 30 : 하수관

40 : 압출기 41 : 열십자 보강대 성형장치

42 : 냉각장치 50 : 1차 압출기

55 : 열십자 보강대 공급장치

60 : 열십자 보강대 및 프로파일 성형장치

70 : 1차 냉각장치 80 : 2차 압출기

90 : 와인다 100 : 2차 냉각장치

110 : 절단기 120 : 추가 압출기

Claims (6)

1. 압출기(40)에서 열십자 보강대 성형장치(41)에 용융 폴리에틸렌을 공급하여 열십자 보강대(14)를 성형한 후 냉각장치(42)에서 냉각시키며, 상기 열십자 보강대(14)를 열십자 보강대 공급장치(55)로 공급하여 사각형의 형상을 갖도록 1차 압출기(50)에서 제2 폴리에틸렌 투입구(21)를 통하여 공급 프로파일(24)을 제2 압출부(20)에서 성형하고, 상기 프로파일(24)을 1차 냉각장치(70)에서 냉각하여 와인다(90)에 나선형으로 공급하면서 2차 압출기(80)에서 폴리에틸렌을 공급하여 연결부재(26, 26a)로 하수관(30)을 성형하는 제조장치에 있어서,

   상기 열십자 보강대(14)를 열십자 보강대 공급장치(55)로 공급하며 사각형의 형상을 갖도록 1차 압출기(50)에서 제2 폴리에틸렌 투입구(21)를 통하여 연결 홈부(25)를 형성하는 프로파일(20)을 공급하되, 상기 열십자 보강대(14)의 연결 접합부(15)가 프로파일(24)의 연결 홈부(25)에 결합되며 일체형으로 압출되는 제2 압출부(20)로 이루어짐을 특징으로 하는 폴리에틸렌 복층벽 하수관의 제조장치.
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